[논문 리뷰] The Effect of Final HERA inclusive Cross Section Data on MMHT2014 PDFs

R. S. Thorne, L. A. Harland-Lang외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 08. 26.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 5인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 MMHT2014 전자-양성자 프로톤 파트온 분포함수(PDF) 피팅에 최종 HERA 런 I+II의 포함형 단면적 데이터를 통합했을 때의 영향을 조사한다. 데이터는 PDF, 특히 저x 영역에서 글루온에 대해 가장 강력한 제약을 가짐에도 불구하고, NLO 및 NNLO 모두에서 χ²의 미미한 향상과 PDF 중심값 및 불확실성의 소량 변화만 관찰되며, 이는 MMHT2014 PDF가 이미 새로운 HERA 데이터와 매우 잘 일치하고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We investigate the effect of including the HERA run I + II combined cross section data on the MMHT2014 PDFs. We present the fit quality within the context of the global fit and when only the HERA data are included. We examine the changes in both the central values and uncertainties in the PDFs. We find that the prediction for the data is good, and only relatively small improvements in $χ^2$ and changes in the PDFs are obtained with a refit at both NLO and NNLO. PDF uncertainties are slightly reduced. There is a small dependence of the fit quality on the value of $Q^2_{\min}$.

연구 동기 및 목표

• 최종 HERA 런 I+II의 병합된 포함형 단면적 데이터를 MMHT2014 전역 PDF 피팅에 포함했을 때의 영향을 평가하기 위해.
• 새로운 HERA 데이터가 MMHT2014 PDF의 중심값 또는 불확실성에 상당한 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• NLO 및 NNLO 수준에서 전역 피팅과 HERA 전용 피팅을 사용하여 새로운 데이터의 피팅 품질을 비교하기 위해.
• 특히 저Q² 영역에서 Q²_min 컷의 선택에 따른 피팅 민감도를 조사하기 위해.
• 최종 HERA 데이터의 통합이 MMHT2014 PDF 세트의 즉각적인 업데이트를 정당화하는지 판단하기 위해.

제안 방법

• 이전의 HERA 런 I 데이터를 최신의 런 I+II 병합된 포함형 단면적 데이터로 교체하여 MMHT2014 PDF에 대한 전역 피팅을 수행하기 위해.
• NLO 및 NNLO 계산에서 각각 원본 MMHT2014 PDF와 재피팅된 결과의 단위 데이터 포인트당 χ²를 사용하여 피팅 품질을 평가하기 위해.
• PDF 매개변수를 고정한 별도의 HERA 전용 피팅을 수행하여 새로운 데이터의 영향을 분리하고, 스트랭전 쿼크 분포의 정규화 및 고x 영역의 형태 자유도만 허용하기 위해.
• Q²_min 컷을 2에서 3.5 GeV²까지 체계적으로 변화시켜, 재피팅 여부와 관계없이 단위 포인트당 χ²에 미치는 영향을 연구하기 위해.
• 특히 저x 영역에서 HERAPDF2.0 및 MMHT2014와의 시각적 및 정량적 비교를 통해 도출된 PDF와 불확실성의 비교를 수행하기 위해.
• NLO 및 NNLO 수준에서 최적의 GM-VFNS 체계를 사용하고, 상관된 체계적 불확실성을 MMHT2014 프레임워크에 맞게 곱셈형으로 처리하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최종 HERA 런 I+II 병합된 포함형 단면적 데이터의 통합은 MMHT2014 PDF의 전역 피팅 품질에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 새로운 HERA 데이터는 특히 저x 영역에서 글루온에 대해 MMHT2014 PDF의 중심값과 불확실성에 어느 정도 변화를 초래하는가?
• RQ3 피팅 품질은 Q²_min 컷의 선택에 얼마나 민감한가? 이는 HERAPDF2.0 분석과 비교하여 어떻게 다른가?
• RQ4 새로운 HERA 데이터를 포함한 전역 피팅의 예측은 HERA 전용 피팅과 χ² 및 PDF 형태 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ5 새로운 HERA 데이터는 충전형인력 데이터의 기술을 상당히 향상시키는가? 만약 그렇다면, 이 개선은 NNLO에서 더 두드러지는가?

주요 결과

• 최종 HERA 런 I+II 데이터의 통합은 전역 피팅 품질을 약간 향상시키며, 단위 포인트당 χ²는 MMHT2014의 NLO 1.36에서 NNLO 1.27에서 재피팅된 결과 NLO 1.29, NNLO 1.23으로 감소하였다. 다른 데이터 세트에서는 약간의 악화가 관찰되었다.
• HERA 전용 피팅은 NLO에서 단위 포인트당 χ² 1.19, NNLO에서 1.17를 기록하여, 새로운 데이터가 단지 이들 데이터에 집중된 PDF 피팅에 잘 맞는다는 것을 시사한다.
• 충전형인력 데이터는 HERA 전용 피팅에서 전역 피팅 대비 20점의 χ² 향상이 관찰되어, 이 데이터와 다른 전역 데이터 세트 사이에 약간의 불일치가 있음을 시사한다.
• NNLO 피팅 품질은 항상 NLO 피팅보다 뛰어나며, 특히 HERA 전용 경우에 두드러진다. 충전형인력 데이터의 경우 NNLO에서 χ²가 10점 향상되었다.
• 새로운 데이터는 PDF 불확실성을 약간 줄였으며, 특히 x < 0.01 영역에서 글루온의 제약이 상당히 향상되었다.
• 새로운 HERA 데이터로부터 유도된 수정된 PDF는 MMHT2014의 불확실성 밴드 내에 잘 포함되어 있으며, LHC 에너지 전역에서 힉스 생성 단면적 예측의 변화는 0.2% 미만으로 매우 미미하다.